Aula_2_-_Física_I_-_Leis_de_Newton-Ely

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LEIS DE NEWTON
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É uma grandeza escalar relacionada com a resistência de um corpo a uma variação do seu vetor velocidade quando sujeito a uma força externa.
Unidade no SI: kg
Instrumento: balança.
MASSA
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É a grandeza vetorial que surge da interação entre os corpos.
Ela é capaz de causar, impedir ou alterar o movimento de um corpo, podendo deformá-lo.
Exemplo: o chute de uma bola.
FORÇA
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Unidade: Newton (N).
Instrumento: dinamômetro.
FORÇA
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TIPOS DE FORÇA
Quanto à natureza, uma força pode ser:
Contato: é aquela que para existir precisa que um corpo encoste no outro. Exemplos: atrito, normal, empuxo etc.
Campo: é aquela que não precisa do contato para sua existência, atuando a longo alcance.
Exemplos: peso, magnética, elétrica.
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Peso: é a força com que a Terra nos atrai.
Normal: é a força de compressão entre duas superfícies.
A Normal é sempre perpendicular à superfície !
FORÇAS PESO E NORMAL
Qual a relação entre N e P em um plano inclinado?
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Plano inclinado: corpo em equilíbrio
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1a lei de Newton
A 1a lei de Newton também pode ser enunciada assim:
Todo corpo persiste em seu estado de repouso, ou de movimento retilíneo uniforme, a menos que compelido a modificar este estado pela ação de forças agindo sobre ele.
Um corpo encontra-se em repouso em apenas
 um sistema de referência inercial em particular!
Conseqüência:
O sistema de referência de um observador para o qual a 
1a lei de Newton é válida é um sistema de referência inercial!
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Exemplo…
Observadores em diferentes sistemas inerciais concordam entre si
sobre a resultante de força agindo sobre o corpo
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Sistema Inercial de Referência
Um sistema inercial de referência é aquele em que a 1a Lei de Newton é válida, ou um sistema em que a = 0 para qualquer objeto com FR = 0.
Qualquer sistema que acelere em relação a um sistema inercial de referência é um sistema não-inercial.
Qualquer sistema que se mova com velocidade constante em relação a um sistema inercial é também um sistema inercial.
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PRIMEIRA LEI DE NEWTON
(Inércia)
O vetor velocidade (módulo, direção e sentido) de um corpo permanece constante se a resultante das forças externas que atuam sobre ele for nula.
A inércia de um corpo está relacio-nada com sua massa.
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1a Lei e o cinto de segurança
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O cinto de segurança e o air-bag são usados para segurar o nosso corpo em freadas, colisões ou movimentos bruscos.
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Para encaixarmos um martelo no cabo, batemos o cabo contra uma superfície rígida. Por quê?
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EXERCÍCIO
Um objeto está sujeito às forças F1, F2 e F3, exercida por três outros objetos. Qual a força resultante sobre esse objeto?
Dados:
Solução:
Como é a representação geométrica desses vetores?
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SEGUNDA LEI DE NEWTON
Unidades:
m = kg
a = m/s2
FR = Newton(N)=kg.m/s2
Os vetores FR e a têm, necessariamente, a mesma direção e o mesmo sentido.
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SEGUNDA LEI DE NEWTON
Velocidade: é a variação da posição com o tempo, ou seja, é a derivada temporal da posição.
Aceleração: variação da velocidade com o tempo, ou seja, é a derivada temporal da velocidade.
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SEGUNDA LEI DE NEWTON
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DEFINIÇÃO DE 1N
1N é a força capaz de oferecer uma aceleração de 1m/s² em um corpo com massa igual a 1kg.
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FORÇA PESO
Se um corpo estiver em queda livre (sem resistência do ar) a única força que nele atua é o seu peso.
Peso e massa não são a mesma coisa!
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FORÇA PESO
Qual a massa de um corpo cujo peso é igual a 1N na superfície da Terra? Considere g = 10m/s2.
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GRAVIDADE NA SUPERFÍCIE TERRESTRE
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GRAVIDADE NA SUPERFÍCIE TERRESTRE
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GRAVIDADE NAS PROXIMIDADES DA TERRA
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TERCEIRA LEI DE NEWTON
(Ação e Reação)
Para toda Ação há uma Reação, de mesmo módulo, mesma direção e sentido contrário.
Características da Ação e Reação:
são simultâneas.
não atuam no mesmo corpo.
têm a mesma natureza (contato, elétrica, magnética etc).
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TERCEIRA LEI DE NEWTON
(Ação e Reação)
Exemplo: Um corpo está apoiado na mesa. As forças P e N formam um par de Ação e Reação?
As forças P e N não formam um par de Ação e Reação porque atuam no mesmo corpo e não são de mesma natureza.
Elas formam um par de forças de equilíbrio.
As reações de P e N estão na Terra e na superfície da mesa, respectivamente.
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EXERCÍCIO 1
Admita que sua massa seja 60kg e que você esteja sobre uma balança, dentro de um elevador. Se a balança é calibrada em kgf, qual sua indicação se o elevador descer acelerado com a = 3,0m/s2?
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EXERCÍCIO 2
O corpo apresentado na figura está pendurado, por uma corda, ao teto de um elevador, que sobe em movimento desacelerado com a = 1,0m/s2. Qual a tração na corda?
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EXERCÍCIO 3
No esquema apresentado, determine a aceleração dos blocos e a tração no fio. Despreze os atritos e considere a polia e o fio ideais.
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EXERCÍCIO 4
No esquema apresentado, determine a aceleração dos blocos e a tração no fio. Despreze os atritos e considere fio ideal.
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EXERCÍCIO 5
No esquema apresentado, determine a aceleração dos blocos e a tração nos dois fios. Despreze os atritos e considere as polias e os fios ideais.
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EXERCÍCIO 6
No esquema apresentado, despreze os atritos e considere a polia e o fio ideais. Determine:
a) a aceleração dos corpos.
b) a tração no fio
 que une A e B.
c) a tração no fio
 que une O e C.
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EXERCÍCIO 7
No esquema apresentado, os três corpos possuem a mesma massa m. Despreze os atritos e considere as polias e os fios ideais. Determine a aceleração dos blocos A, B e C e o sentido de seus movimentos.
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EXERCÍCIO 8
No esquema apresentado, determine as trações T1 e T2, supondo o sistema em equilíbrio.
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EXERCÍCIO 9
No esquema apresentado, determine a aceleração dos blocos e as trações nos fios. Despreze os atritos e considere as polias e os fios ideais.
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EXERCÍCIO 10
No esquema apresentado, determine as trações T1 a T5 supondo o sistema em equilíbrio.
Despreze os atritos e considere as polias e o fio ideais.
Considere M = 10kg
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EXERCÍCIO 11
No esquema apresentado, determine a força que o homem de cima faz para sustentar o homem de 80kg pendurado no balanço.
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EXERCÍCIO 12
Uma criança criativa de 320N quer alcançar uma maçã em um árvore sem subir nela. Sentada em um banco ligado a uma corda que passa por uma polia sem atrito, ela puxa a extremidade livre da corda de maneira que o dinamômetro indica 250N. O peso do banco é 160N.
A criança alcançará a maçã?
Qual sua aceleração?
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EXERCÍCIO 13
Um enfeite de ímã está preso na porta de uma geladeira. A força que impede o enfeite de cair é:
	A - a força magnética
	B - a força de atrito
	C - o seu peso
	D - a força normal
	E - a força elétrica
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EXERCÍCIO 14
Um bloco é abandonado em um plano inclinado, conforme a figura. Despreze o atrito entre o bloco e a superfície. Determine:
a) o peso do bloco.
b) a força normal no bloco.
c) a força resultante no bloco.
d) a aceleração do bloco.
Dados:
m = 4,0kg
g = 10m/s²
30°
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Forças de atrito
Leonardo da Vinci (1452 – 1519): um dos primeiros a reconhecer a importância do atrito no funcionamento das máquinas.
Leis de atrito de da Vinci:
A área de contato não tem influência sobre o atrito
Dobrando a carga de um objeto o atrito também é dobrado
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Forças de atrito
Leonardo da Vinci (1452 – 1519)
Guillaume Amontons (1663 – 1705): redescoberta das leis 
de da Vinci 
 atrito é devido à rugosidade das superfícies
Charles August Coulomb (1736 – 1806): atrito proporcional 
À força
normal e independente da velocidade.
Lei de Amontons-Coulomb:
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Atritos estático e cinético
Ausência de forças horizontais:repouso
Força de atrito estático máxima
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Atritos estático e cinético II
 Os coeficientes de atrito depedendem das duas superfícies envolvidas
 O coeficiente de atrito cinético independe da velocidade relativa das 
Superfícies.
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Coeficientes de atrito
www.physlink.com/Education/AskExperts
materiais
Aço/aço 0.74 0.57
Alumínio/aço 0.61 0.47
Cobre/aço 0.53 0.36
Madeira/madeira 0.25-0.50 0.20
Vidro/vidro 0.94 0.40
Metal/metal(lubrificado) 0.15 0.06
Gelo/gelo 0.10 0.03
 juntas de ossos 0.01 0.003
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Como medir forças de atrito:
método do dinamômetro
Placa presa
Limiar do movimento:
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Como medir forças de atrito: plano inclinado
Plano inclinado para aulas de fisica (1850)
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Exemplo 1:
Um automóvel move-se ao longo de uma estrada reta e horizontal com velocidade v0 = 72 km/h. O motorista trava e pára o carro sem derrapar. Se o coeficiente de atrito estático entre os pneus e a estrada é µe = 0,6, qual a menor distância de travagem?
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Exemplo 2:
A é um bloco de 4,4 kg e B é um bloco de 2,6 kg. Os coeficientes de atrito estático e atrito cinético entre A e a mesa são 0, 1 8 e 0, 15 respectivamente. 
a) Determine a massa mínima de um bloco C que deve ser colocado sobre A para impedi-lo de deslizar. b) O bloco C é repentinamente retirado de cima de A. Qual é a aceleração de A?
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Exemplo 3:
O corpo A mostrado na figura é constituído de material homogêneo e tem massa de 2,5 kg. Considerando-se que o coeficiente de atrito estático entre a parede e o corpo A vale 0,40 e que g = 9,8 m/s², calcule o valor mínimo da força F para que o corpo fique em equilíbrio. 
F
P
Fat
N
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Exemplo 4:
Um bloco de massa m2 = 4kg é colocado em cima de outro de massa m1 = 5kg. Para fazer o bloco de cima deslizar sobre o de baixo, que é mantido fixo, uma força horizontal de pelo menos T = 12N deve ser aplicada ao de cima. O conjunto dos blocos é agora colocado sobre uma mesa horizontal sem atrito. Determine:
a) A força horizontal máxima que pode ser aplicada ao bloco inferior para que ainda se movimentem juntos.
b) A aceleração resultante dos blocos.
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Forças de arraste e velocidade terminal
Esboço de Leonardo da Vinci de 1483
Salto realizado por Adrian Nicholas, 26/6/2000
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Forças de arraste e velocidade terminal
A força de arraste em um fluido é uma força dependente da 
velocidade (ao contrário da força de atrito vista até agora) e 
apresenta dois regimes:
Fluxo turbulento: velocidades altas 
 
 
b) Fluxo viscoso: velocidades baixas
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Forças de atrito viscoso
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Velocidade terminal: queda de corpos
mg
FD
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Pára-quedas em ação